BİLGİSAYARLARIN KABLOSUZ HABERLEŞMESİ VE WIRELESS AĞLAR

Transkript

1 T.C FIRAT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK BÖLÜMÜ BİLGİSAYARLARIN KABLOSUZ HABERLEŞMESİ VE WIRELESS AĞLAR (BİTİRME TEZİ) HAZIRLAYAN: Mustafa HERDEM DANIŞMAN: Yrd. Doç. Dr. Hasan Hüseyin BALIK ELAZIĞ-2002

2 ÖNSÖZ Bu çalışmama başlarken amacım haberleşme alanında günümüzde geçerli bir çalışma oluşturmaktı. Günümüzde teknolojinin bize sunmuş olduğu en büyük avantajlardan birisi ise bilgisayarlar ve bilgisayarların kablosuz olarak haberleşmesinin güncel ve geçerli bir çalışma olacağını düşündüm. Birinci bölümde radyo dalgaları ile haberleşmenin nasıl yapılacağı ve tekniklerinden, ikinci bölümde bilgisayar ağlarının temel prensiplerinden, üçüncü bölümde ise kablosuz(wireless) bilgisayar ağı çeşitleri ve bunun için kullanılan amatör bir antenin nasıl yapılacağından bahsetmeye çalıştım. Böyle bir çalışmaya başlarken, bir şeyler oluşturmak için en zor olanının başlamak olduğunu, başladıktan sonra çalışmamım bir sonraki adımını, öğrenmek için büyük bir merak ve sabırsızlık duyacağımı bana söyleyen ve yardımlarını esirgemeyen danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Hasan H. BALIK a teşekkürü bir borç bilirim.

3 BÖLÜM 1 KONU İÇİNDEKİLER Genel Tanıtım 1.1 Kablosuz Radyo Sistemleri Serbest Uzay İletişimi Frekans Yelpazesi Modülasyon İşlemleri Radyo Dağılımı Mikrodalga Tekrarlayıcı Sistemler Uydu Radyo İletişimi Yelpaze Kullanımı Gerekli Kontroller Hücre Servisleri Analog Hücreler Sayısal Hücreler Kişisel İletişim Servisleri UMTS Çoklama Uygulaması Frekansı Bölüp Çoklayarak Ulaşma Zamanı Bölüp Çoklayarak Ulaşama Kodu Bölüp Çoklayarak Ulaşama Modülasyon Teknikleri Genel Tanıtım Modüle Edilmiş Sinyal Zarfları Dalga Boyu Modülasyonu Frekans Modülasyonu Sayısal Modülasyon 15 BÖLÜM 2 Genel Tanıtım 2.1 Giriş Veri İşleme Modelleri ve Ağ Gelişimi Merkezi İşleme Dağıtık İşleme Birlikte İşleme Ağ Çeşitleri Local Area Network (LAN) Metropolitian Area Network (MAN) Wide Area Network (WAN) Enterprise WAN Global WAN Ağ Servisleri 18 Sayfa

4 KONU Sayfa Printer ve Diğer Paylaşımlar Peer to Peer Ağlar Sunucu Tabanlı Ağlar Ağ Topolojileri Bus Star Ring İletişim Ortamları Veri Transferi Sınırlı Ortamlar Koaksiyel Kablo Twisted-Pair Kablo Fiber-Optik Kablo Sınırlı Ortamların Karşılaştırılmaları Sınırsız Ortamlar Mikrodalga Terastan Terasa İletişim Uydu İle İletişim İnfrared Radyo Sistemi Sınırsız Ortamların Karşılaştırılmaları Sinyal Aktarımı Baseband Aktarım Broadband Aktarım Ağların Çalışma Temelleri OSI Referans Modeli IEEE802 Modeli IEEE802 Kategorileri Ağlarda Veri Aktarımı Veri Paketlerinin Rolü Protokoller Geniş Ağlar Modemler Tekrarlayıcılar (Repeater) Köprüler (Bridge) Yönlendiriciler (Router) Kapılar (Gateway) TCP/IP Mimarisi ve Yönlendirme TCP/IP Model TCP/IP Protokol Yığını 37

5 BÖLÜM 3 KONU Sayfa Genel Tanıtım 3.1 Kablosuz Bilgisayar Ağı Teknolojileri Wireless Infrastructure Network Wireless LAN to LAN Network Wireless AD-HOC Network Neden Wireless Bridge Access Point GHz Bandında Amatör Anten Yapımı Antenin Yapımında Kullanılacak Parçalar Gereken Aletler Antenin İmalatı Yapımda Dikkat Edilmesi Gerekenler 51 EK-1 Sağ Spiral EK-1 Sol Spiral EK-2 Kablosuz Geleceğin Kavalcısı WAP KAYNAKLAR

6 BÖLÜM 1 Genel Tanıtım Bu bölümde kablosuz bilgisayar ağları konusunun anlaşılabilmesi için temel bilgiler aktarılacaktır. 1.1 Kablosuz Radyo Sistemleri Kablosuz iletişim hiçte yeni bir uygulama değildir. Örneğin tarihin ilk çağlarında insanlar davullarla haberleşirlerdi. Doğal olarak haberleşme mesafesi çok kısa idi ve bu nedenle haberin uzak noktaya iletişimi için arada tekrarlayıcılar kullanılırdı. Ancak, yanlış anlaşmaları ortadan kaldırabilmek için iletiler tekrarlanarak gönderilirdi. Eski Amerika'da yerliler haberleşmede dumanı iletişim aracı olarak kullanırlardı. Ancak mesafe ve hava koşulları bu haberleşme tipinde en önemli engellerdi. Ancak kısıtlı bir alfabe ile yapılması nedeni ile de bu tip haberleşmenin çok başarılı olduğunu söylemek olanaksızdı. Daha sonraları özel bayraklar kullanılmaya başlandı. Ancak mesafe ve gün ışığı en önemli kısıtlar olarak ortaya çıkıyorlardı. Ancak özellikle denizcilikte bu haberleşme tipi halen yer yer güncelliğini sürdürmektedir. 19 ncu asırda yanar söner lambalar kısa mesafeler ve özellikle askeri amaçla kullanılmaya başlandı. Mors alfabesi de kullanılarak çok etken bir haberleşme düzeyi elde edildi. Üstelik gece de kullanılabiliyordu. Ancak mesafe ve hava koşulları en önemli kısıtlar olmaya devam ettiler. Radyo iletişimi insan konuşmasının elektrik sinyallerine döndürüldüğü ilk uygulamalardır. Bu sinyaller analog'du ve bu nedenle Analog Sinyaller olarak adlandırıldılar. Ses dalgalarının analizi, radyo iletişim teorisinin anahtar kısmını oluşturur. Radyo prensipleri bilgileri çeşitli kablosuz iletişim tekniklerinin anlaşılmasında çok önemli bir yer tutmaktadır Serbest Uzay İletişimi Radyo sistemleri bilgileri, serbest bir uzayda dağıtır. Doğal olarak diğer dağıtım sistemlerinde karşılaşılan problemlerle bu dağıtım sistemlerinde karşılaşmak söz konusu değildir. Örneğin kablolu sistemler fiziksel bir ortama gereksinim duyarlar ve bunları bazı cografik alanlara kurmak hemen hemen olanaksızdır. Radyo sistemlerini özelliklerini aşağıdaki şekilde özetlemek olasıdır;

7 Göl ve nehir gibi engellerin kolayca aşılmasını sağlar. Bu ortamlarda kullanılması olası bakır malzemelere su ulaşmasını engellemek için çok pahalı özel bazı malzemelere gereksinim vardır. Dağların ve derin vadilerin aşılmasında da çok büyük güçlükler yaşanır. Bu gibi yerlerde hem kuruluş çok güçtür hem de çok pahalıdır. Yöresel telefon sağlayıcıları veya PTT gibi kuruluşları kolayca aşmak olanaklıdır. Son zamanlarda terörist ataklar nedeniyle kablolu sistemlerin kolaylıkla tahrip edilebilmeleri nedeni ile yöneticiler, kablosuz sistem kullanımına yönelmeye başlamış bulunmaktadır. Radyo Sistem Telefon Kabloları Şekil-1:Göl Engelinin Aşılması Telefon Kabloları Şekil-1 de telefon hatlarının çekilmesi aşamasında karşılaşılan göl engeli, araya radyo-temelli sistem (aktarım noktası) eklenerek çözülmektedir Şekil-2 de benzer sorun çözümü, karşılaşılan bir dağ engeli için uygulanmıştır.

8 Telefon kabloları Radyo sistem Şekil-2: Dağ Engelinin Aşılması İnsan sesinin iletimi için radyo dalgalarının serbest uzayda kullanılabilmesi için, insan sesinin elektriksel benzerine dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu değiştirme bütün radyo sistemlerinde benzer şekilde işlem gerçekleştiren ekipmanlarca yapılmaktadır Frekans Yelpazesi İki yönlü hücresel, kişisel iletişim (Personel Communication), mikro dalga ve uydu gibi radyo sistemleri sabit bir frekans ile iletişim kurarlar. Birçok ülkede bununla ilgili yetkili organlar bulunmaktadır. Örneğin ABD de lisanslama işi FCC (Federal Communication Commition) tarafından gerçekleştirilir. Frekans kayıtlama programında esneklik yoktur. Bu nedenledir ki, Radyo-özel frekanslar ağ içine kolaylıkla tümleşirler.

9 Radyo sistemleri, bilgileri göndericiden (transmitter), alıcıya (receiver) sabit frekans temeli üzerinden iletirler. İşlemler, dalga boyu ve içinde dalganın üretildiği frekansın birlikte etkinliği ile oluşur. Eğer bir defada pek çok telefon konuşması arzu ediliyorsa daha büyük bant genişliğine gereksinim vardır. bant genişliği, sesin radyo dalgası içine yerleştirilmeye hazır olduğu her saniye döngüsünün ortalama adedidir. Böylece, çok dalga çok bilginin taşınabileceği anlamına gelmektedir. Şekil-3 çeşitli radyo ve ışık-temelli sistemler için frekansları ve dalga boylarını göstermektedir. Kısa olan dalga ve uzun olan frekanstır. Tam bir devir D a l g a B o y u Şekil-3: Dalga Kısa-dalga radyo frekansına bakılırsa dalga 10 4 (10.000) metre uzunluğunda bir dalga boyu saniyede dalga kullanır. Bu ise çok kısıtlı kanal adedidir. Buna karşılık microwave radyo frekansında dalga boyu çok daha kısadır =0.01m, ancak saniyede 10 milyar dalga iletir. Bu nedenle bu durumda radyo kanallarında çok daha fazla konuşma iletilebilir. Ses sabit bir şekilde değişen iki değişkene sahiptir; 1- Dalga Yüksekliği (Amplitute) 2- Frekans ( belirli bir zaman dilimi içinde değişmenin değişiklik oranı) Yapı normal olarak Şekil-4 de görüldüğü gibi sinüzoidal bir dalga şekli ile temsil edilebilir. İnsan konuşmasının elektriksel eşitini temsil eden bu dalga şekli belirli bir zaman diliminde dalga yüksekliği ve frekansın bir fonksiyonu olarak ortaya çıkar. Dalga şeklinin tam bir deviri, Şekil-4 de görüldüğü gibi A-noktasından başlayarak 360 derecelik bir devri tamamlayıp E- notasında sonuçlanır. Bir saniye zaman çerçevesi

10 içinde tamamlanan tam bir devire Bir Hertz (Hz) adı verilir. Böylece 1 Hz. Saniyede 1 devirdir. Bir saniyelik periyotta oluşan devir adedi ise frekanstır. Standart bir konuşmanın frekansı saniyede 3000 devir (3 Kilohertz-3kHz) ile temsil edilir. Bu nedenle insan konuşması 3 khz dalga şekline döndürülür ve radyo-temelli taşıyıcı içine modüle edilir. Serbest uzay radyo iletişiminde elektro manyetik dalga havada saniyede km. hızla hareket eder. Radyo dalgaları 10kHz. den başlayıp milyar hertz e kadar bir yelpaze içinde aktarılabilir Modülasyon İşlemleri Bilginin, belirli bir frekans aralığında çalışan bir taşıyıcı üzerine uygulanmasına modülasyon adı verilir. Örneğin insan sesi iletiminde en uygun dilim boyu 4khz olarak görüldüğünden frekans yelpazesinin bu boyda dilimlere bölünmesinde yarar görülmektedir. Böylece elektriksel dalgalar 4 khz. dilimlere bölünmüş taşıyıcı dalgalara uyarlanır. Az önce standart bir konuşmanın frekansının 3kHz. Olduğunu söylemiştik. Bunun başlama ve bitiş kısımlarını içine alacak olursak 4 khz lik bir dilim uygun olacağı görülmektedir. Modülasyon ile ilgili ayrıntılı bilgi bu bölümün sonunda verilecektir Radyo Dağılımı Seçilen bant genişliğine bağlı olarak dağılımın karakteristikleri çok değişkendir. Genel olarak, bir antenden her hangi bir sinyal yayınlandığında, sinyal Sekil-4 de görüldüğü gibi dünyanın yuvarlaklığına uygun olarak çevresine yayılır. Dalganın ulaşabileceği mesafe, dağılımı gerçekleştiren aygıtın güç üretme miktarının bir fonksiyonu olarak gerçekleşir. Yüksek frekans (High Frequency-HF) banttın dalgaları kolaylıkla emilir ve gücü kısa sürede düşer. Bununla beraber ışınlanmış enerji atmosfere girerek yaklaşık 65 ile 480 km. bir mesafe alabilir. Atmosferde radyo dalgaları pek çok açılarda yansır ve dünyaya tekrar döner. Şekil-5 de görüldüğü gibi bu tip iletişim radyo sinyallerinin çok az bir güçle, iletimini olanaklı kılar.

11 Şekil-4: Sinyallerin Dünya Etrafında Yayılması Sinyaller dünya yüzeyinde emiliyor. Şekil-5: Yüksek Frekansın Atmosferde Yansıması Çok yüksek frekansta (Very High Frequency-VHF) sinyaller düz olarak iletilir ve bunlara LOS sinyalleri adı verilir. Los sinyali

12 Yansıyan sinyaller Şekil-6 :VHF İletimi Şekil-6 da görüldüğü gibi bu iletimde sinyallerin bir kısmı dünya yüzeyinden yansıyabilir ve dikkat edilmez ise sinyal karışıklığına neden olabilir. Ancak yansıyan bu sinyaller LOS sinyallerinden daha sonra alıcıya ulaştığından, alıcı tarafından devre dışı bırakılır. Bu nedenle gerek alıcı ve gerekse gönderici ortamlar bu tip iletimde çok önemlidirler. Fevkalade yüksek frekans (Ultra High Frequency-UHF) Bant!a en belirgin olanlar mikro dalga sinyalleridir. Bugünün mikro dalga sistemlerinde, yüksek-geniş frekanslar, noktadan noktaya iletimde kullanılır. Pek çok iletişim kanalları birlikte çoklanırlar ve taşıyıcıya aktarılırlar. PTT lerde telefon konuşmaları genellikle mikro dalga sistemleri üzerinden taşınır. Mikro dalga sistemlerde iki set frekansa gereksinim vardır; alma frekansı, gönderme frekansı. Frekans yelpazesinin en alt bantları (LF,HF), bir grup dinlerken diğer grubun konuşmasına olanak sağlayan tekli frekans üstünden tek-yön değiştirme iletimi için kullanılır. Eğer her iki parti ayni anda konuşmaya başlarsa karışma nedeni ile iletişim gerçekleşmez. Bu koşullarda radyonun etken bir şekilde kullanılması için özel iletim protokolleri gerekmektedir. Telefon konuşmasında, konuşmaların radyo sinyalleri aracılığı ile iletimi farklıdır. Telefon konuşmasında iki yönlü iletim gerekmektedir. Şekil-9 da iki farklı sistem kullanılarak gerçekleştirilen mikro dalga iletişimi görülmektedir Mikro Dalga Tekrarlayıcı Sistemler Mikro dalga iletimi tekrarlayıcılar aracılığı ile uzun mesafelere ulaşabilirler. Ancak tekrarlayıcılar aracılığı ile iletilecek mesafe bant genişliği ile yakından ilişkilidir. Tablo-1 de bu ilişki açık bir şekilde görülmektedir. BANT MESAFE

13 (GHz) (Km) ,5-3 Tablo 1: Mesafeler Şekil-7 ise Mikro dalga tekrarlama sistemlerinin yapısal durumunu göstermektedir. 48 Km 48 Km Şekil-7 :Mikrodalga Tekrarlayıcı Sistemler Uydu Radyo İletişimi Telefon sistemleri gelişmeye devam edince bilgilerin daha uzun mesafelere iletimi gereksinimi ortaya çıktı ve bunun sonucu yeni radyo-temelli sistemler doğdu. İlk uydular bugünküne oranla daha hafifti ve elipsoit bir şekil çizerek dünya etrafında dönüyordu. Uydunun yüksekliğine ve çizdiği yola bağlı olarak dünya etrafındaki bir turu yaklaşık iki saati alıyordu. Bu nedenle dünya yüzeyindeki istasyondaki radyo ekipmanı ancak uydu göründüğünde, yani kısıntılı bir sürede aktif olabiliyor ve iletişim sağlayabiliyordu. Bu durumda kesintinin iletim için çok sayıda uyduya gereksinim oluyordu ki, bu da ekonomik olarak olanaksızdı. Bu durumda uydunun ekvator etrafında dönmesine ve yüksekliğinin mil(yaklaşık km) olmasına karar verildi.

14 Bu yükseklikte dünya yüzeyin görüş alanı yaklaşık, dünyanın 1/3 nü kaplıyordu. Böylece 3 uydu tüm dünyayı kapsayabiliyordu. Başka bir deyişle tek bir uydu sadece güney ve kuzey Amerika yı kapsayabiliyordu. Uydu iletişimi çok uzun ve okyanus aşımı ülkeler arası iletişimde geniş bir şekilde kullanıldı. Ancak uydu iletişimi mikro dalga ve fiber optiklere kıyasla çok giderli bir iletişim durumundadır. Bu nedenle bu iletişimden ne zamana kadar ve ne oranda yararlanılacağı hakkında kesin bir hüküm vermek olanaksızdır. 1.2 Yelpaze Kullanımı Radyo frekansları için istek dünyanın her yerinde çok yüksektir. Bunun sonucu olarak kısıtlı frekans yelpazenin kullanımı için bir kontrol sistemi zorunludur. Tüm dünyada RF kullanımında uygulanan belirli kurallar vardır ve tüm radyo servisleri lisanslıdır. Frekans bantlarının kullanımında en önemli nokta frekansların birbirlerine karışmasının engellenmesidir Gerekli Kontroller WARC(The World Administrative Radio Confrence) tüm dünyada radyo frekanslarının kullanımı, uluslararası işlemlerin koordinasyonu, yeni servislerin belirlenmesi, en son radyo teknolojisindeki gelişmeleri gözden geçirmek üzere, dört yılda bir toplanır. Burada alınan kararlar çerçevesinde ilgili devlet yetkili kurumları radyo frekanslarının kullanımını denetlerler. Bu kurumlar çok dağılımlı radyo, TV, yeni gelişen servisler ve amatör radyoların özel kullanımları için uygun frekanslar atarlar. Ülkemizde bu işi Ulaştırma bakanlığı yerine getirirken; Amerika da; FCC (Federal Communications Commission) Avrupa da; CEPT(Confrence of European Post Telecommunication) tarafından denetlenmektedir Hücre Servisleri İlk mobil telefon servisleri 40 MHz, 150 MHz ve 450 Mhz frekans bandını kullandılar. Ancak kullanıcılar başlangıçta çok kısıtlı bir alanda bu servisi alabildiler. Hücre servisleri 1984 yılında ticari olarak piyasaya sunuldu Analog Hücreler(AMPS ve TACS) AMPS(Advanced Mobile Phone Services), ATCT ve Motorola tarafından geliştirilmiş bir standarttır. UHF televizyon endüstrisinin ortadan kalkışından sonra ABD de 800 MHz frekans bandında kullanılmaya başlanmıştır. Avrupa da ise 900 MHz frekans bandı hücresel servislerde kullanılıyordu. Bu nedenle Amerika farklı bir band olarak 800 MHz seçti.

15 İngiltere de ise British Telecom TACS(Total Access Control System) adıyla bir servis geliştirdi ve bu servis daha sonra pek çok Avrupa ve Asya ülkesi tarafından kendi ülkelerine uyarlandı. AMPS ve TACS çok kaliteli ses iletişimi sağlarken, veri iletişiminde çok kısıtlı işlemler gerçekleştiriyorlardı. Ayrıca sık sık gecikmeler, bağlantı kopuklukları yaşanmasına ek olarak ücretler de çok yüksekti. Bu nedenle kullanıcılar servislerden devamlı şikayetçi oldular. Sayısal hücrelere geçinceye kadar problemleri biraz olsun azaltmak üzere Motorola NAMPS(Dar bant-amps) si geliştirdi Sayısal Hücreler Hücresel ağlarda sayısal uygulamaların devreye girmesi ile birlikte çok büyük bir gelişme başladı. Yeni standartlar aynı frekans üzerinde çoklu çağırmayı desteklerken, güvenliği de belirli ölçüde arttırdı Kişisel İletişim Servisleri(PCS) En son servis ise, son kullanıcı için servisleri kişiselleştirildiği ve kişisel iletişim diye anılan yeni bir yapı oluşturdu. PCS 1900 MHz ve 1800 MHz de tüm sayısal servisleri kullanmaktadır. PCS ses, veri ve mesaj servislerini kombine ettiği gibi tüm dünyada kullanılan bir standart haline geldi UMTS(Universal Mobile Telephone Systems) Tüm dünyada kullanılması planlanan ve pek çok yeni olanaklar getirecek olan bu servis 3200 MHz frekans bandında çalışacaktır. 1.3 Çoklama Uygulanması Tüm sayısal standartlar, frekansları birlikte kullanmada uyguladıkları metotları tariflemektedir. Bugün için üç temel çoklama mantığı ve bu mantığın kullandığı teknoloji bulunmaktadır. 1. Frekansı bölerek çoklama (Frequency Division Multiplexing) 2. Zamanı bölerek çoklama (Time Division Multiplexing) 3. Kod u bölerek çoklama (Code Division Multiplexing) Frekansı Bölüp Çoklayarak Ulaşma (FDMA) İlk uygulamalarda, yani analog teknikler uygulanırken,frekansı bölerek ve her bir kanalı izole ederek uygulama yapılmakta idi. Frekansı bölmede, yelpaze 30KHz

16 bölünmektedir ve kanal bir kullanıcıya özel olarak atanmamaktadır. Yani ilk gelen kullanıcı boş ilk kanalı kullanır. Konuşma bitince kanal, ikinci kullanıcıya atanır. Böylece konuşma süresince kanal kullanıcıya atandığından konuşma garanti altındadır. Zaman Dilimleri F1 F2 F3 F1 F2 F3 Frekans Şekil-8 : TDMA in Kullandığı Farklı Modeller Zamanı Bölüp Çoklayarak Ulaşma (TDMA) Bu uygulamada iletişim çerçeveler içine biçimlenir ve çerçeveler özel zaman dilimlerine bölünürler. Her çağırma/mesaj özel zaman dilimine atanır ve sadece bu zaman dilimini kullanmasına izin verilir. Her frekans pek çok zaman dilimine ayrıldığından(şekil-8 de görüldüğü gibi) pek çok zaman dilimi yaratılabilir ve pek çok kullanıcı aynı frekansı ve fakat farklı zamanı aynı anda kullanırlar. DAMPS ve GSM, TDMA yı kullanırlar, ancak zaman dilimleri farklı biçimlenmiştir (formatlanmıştır).

17 IS-54 DAMPS standartları, sadece konuşma kanalları üzerinde çoklu konuşmayı gerçekleştirmek üzere TDMA yı kullanır. Buna karşılık DAMPS en son gelişmiş şekli ise IS-136 dır. Bu standart zaman dilimlerinin çoklanmasının hem ses hem de diğer kanallar üzerine uygulanmasını olanaklı kılmaktadır. GSM ise aynı kanallar üzerinde hem ses hem de setup dilimlerini çoklamak üzere TDMA yı kullanır. Küçük sistemlerde çağırma setup ı için tek bir zaman dilimi kullanılır. Büyük sistemlerde bu amaçla 8 zaman dilimi kullanılmaktadır. DAMPS ve GSM sistemleri arasındaki farklılık şekil-9 da görülebilir. 40 µsn ler 30 KHz Sayısal AMPS 4,6125 µsn ler 200KHz GSM Çerçeve Şekil-9 : TDMA in Kullandığı Farklı Modeller Kodu Bölüp Çoklayarak Ulaşma(CDMA) CDMA, ses bilgilerini modüle etmek üzere Qualcomm ve Inter Digital Corparation tarafından geliştirilmiş bir DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) teknolojisidir. Ses 8 Kbit/sn ve 13 Kbit/sn(Kullanılan teknolojiye bağlı olarak) kodlanır ve çok geniş kanal kapasitesi içine gönderilir. Bu gönderilen sinyaller ve bunlar iletim sinyallerine dönüşürler ve hız 1.28 Mbit/sn ye yükselir. Şekil-10 da CDMA in kullanımı görülmektedir.

18 1,25 MHz Şekil-10 :CDMA Uygulaması Her CDMA kanalı hem gidiş hem de dönüşte 1.25 MHz Radio Frequency(RF) kullanır. Çok büyük bant genişliğine karşın CDMA eski AMPS ağlarında 10 misli fazla çağrı taşıyabilir. Bant genişliği önemli bir olay değildir, zira dağılım sinyalleri o kadar hızlı modüle edilir ki ayni frekans bandında konuşma yapan konuşmacılar arasında bir ses karışıklığı söz konusu olmaz. Teorik olarak, sınırsız adette kullanıcı aynı kanalı aynı zamanda kullanabilirler, bunun da nedeni Walsh Coding yönteminin uygulanmasıdır. Ancak kullanıcı adedi arttıkça gürültü oranı artmaya başlar ve kalite giderek düşer. 1.4 Modülasyon Teknikleri Genel Tanıtım Önceden değindiğimiz gibi, modülasyon tekniği radyo haberleşmesinde mesajların uygun form ve biçimde (formatta) gönderilmesi için gerekli değişikliği yapma tekniğidir. Bu iş için 4 temel form kullanılır. Amplitude Modulation : AM ve ASK Frequency Modulation : FM veya FSK Phase Modulation : PM veya PSK Quadrature and Amplitude Modulation : QAM veya QPSK Modülasyon geri döndürülebilir işlemlerdir; alıcı taşıyıcı dalgaları de-modüle ederek üzerinde gelen bilgileri ortaya çıkarır. Böylece bizler modüle ve de-modüle edicileri kullanarak bilgi transferini gerçekleştiririz Modüle Edilmiş Sinyal Zarfları

19 Radyo temelli sistemleri bilgi(ses,veri ve video) taşımada kullandığımızda temel taşıyıcı olarak radyo sistemleri kullanılır. Bu modüle edilmemiş bir taşıyıcıdır. Burada noktadan-noktaya sabit taşıyıcı tonları gönderilir. Bunlara bizim bilgilerimizi ekleriz, yani modülatör aracılığı ile sinyaller bilgi ile birlikte modüle edilir(temel taşıyıcı frekansına değiştirilir). Daha sonra taşıyıcı frekansı radyo dalgaları üzerinde örneğin ses taşıyan modüle edilmiş zarflara dönüştürülür. Bu zarflar alıcı istasyona iletilir ve orada gerekli değişikliğe uğratılarak sesin iletilmesi sağlanır Dalga Boyu (Amplitude) Modülasyonu Radyo frekans aktarımda ilk kullanılan analog sistemler Dalga Boyu Modülasyon (DBM) sistemleri idi. DBM de, bilgiler sinyalin dalga boyunu değiştirerek sinyaller üzerine modüle edilirdi. Bu uygulamada frekans sabit tutulurdu. Şekil-11 de bu modülasyon tekniği görünmektedir. Şekil-11 : Dalga Boyu Modülasyonu Frekans Modülasyonu İkinci seçenek dalga boyunu sabit tutup frekansı modüle etmektir. Taşıyıcı dalganın frekansı taşımak üzere değişir. Bilgiyi taşıma taşıyıcı zarfı içinde değildir ve DBM yi taşıyacak durumdan muaftır. FM analog hücresel radyo sistemlerde, ticari radyo/çoklu yayınlarına ve diğer pek çok modern iki yönlü radyo sistemlerinde kullanılır. Frekans modülasyonu şekil-12 de görüldüğü gibi gerçekleşir.

20 Şekil-12 : Frekans Modülasyonu Sayısal Modülasyon Sayısal modülasyonun en üstün yönü gürültüye karşın direncin artması ve güçlülüktür. Analog sistemlerde ağla eklenen her yapı taşları sinyal azalmasına neden olmaktadır. Buna karşılık sayısal sistemler; gürültüsüz, hatasız ses ve veri ses iletimi sağlamaktadır. Sayısal modülasyonda, sayısal sinyaller analog taşıyıcı dalgaları içine yerleştirilir.

21 BÖLÜM 2: Genel Tanıtım Kablosuz ağlarda radyo sisteminin nasıl kullanıldığı hakkında bilgi edinildikten sonra, şimdide bilgisayar ağı nedir? Sorusunun cevabı bu bölümde verilmeye çalışılacaktır. Bu bölümde bilgisayar ağlarının temel özellikleri anlatılacak, kablolu ve kablosuz iletim ortamları birbirine göre karşılaştırılacaktır. Ve iletim protokollerinden bahsedilecektir. Bundan sonraki bölümde de kablosuz bilgisayar ağı (wireless network) teknolojilerinden bahsedilecektir. 2.1 Giriş Bilgisayar ağlarının kullanımındaki temel amaç, bilgi ve servislerin paylaşımıdır. Bilgi ve servislerin bir iletişim ortamı üzerinden belirli kurallar çerçevesinde paylaşımına bilgisayar iletişimi denir. Kişiler veya gruplar diğer kişi veya gruplarla paylaşmayı istedikleri bilgi ve olanakları olduğunda iletişim mümkündür. İletişim ortamı için birçok farklı iletişim birimi kullanılabilmektedir. 2.2 Veri İşleme Modelleri ve Ağ Gelişimi Bilgisayar iletişim teknolojileri bilgi işleme tarzlarına göre üç model altında toplanabilir. - Merkezi işleme (Centralized Computing) - Dağıtık işleme (Distributed Computing) - Birlikte işleme (Collaborative- Cooperative Computing) Merkezi İşleme 1950 den bugüne insanlar hızla artan oranlarda bilginin yönetimi için bilgisayarları kullanmaktadır. İlk zamanlarda teknoloji bilgisayarların çok büyük olmasını gerektiriyordu. Mainframe olarak adlandırılan büyük merkezi bilgisayarlar verinin saklanması ve düzenlenmesi için kullanılırdı. Kullanıcılar terminal olarak adlandırılan yerel cihazlara veri girerlerdi. Bir terminal kullanıcının veri girmesi sağlayan bir girdi arabiriminden (klavye gibi) ve bir çıktı biriminden(printer veya ekran) oluşur. Terminaller ve mainframe arasındaki uzak mesafeler bir bilgisayar ağı oluşmasına yetersizdir. Merkezi işlemede mainframe tüm veri saklama ve işleme görevlerini yerine getirirken terminaller basitçe girdi/çıktı cihazı olarak kullanılır. Bilgisayar ağları, mainfarameler arası veri alışverişi gereksinimi duyulmaya

22 başladığında ortaya çıktılar. (UNIX işletim sistemi bu tarz Mainframe lerde çalışan bir işletim sistemidir.) Dağıtık İşleme Bilgisayar endüstrisi olgunlaştıkça bireylerin tüm kontrolü kendi bilgisayarları üzerinde toplayabildikleri daha küçük kişisel bilgisayarlar üretildi. Bu kişisel veri işleme dağıtık işleme olarak adlandırılan yeni bir tür doğurdu. Dağıtık işleme tüm bilgisayar işlemelerinin bir mainframe de merkezileştirilmesi yerine, birçok daha küçük bilgisayarların aynı işleme amaçlarına ulaşılması için kullanılmasıdır. Her bir bilgisayar diğerine dayanmaksızın görevlerin bir alt kümesinde çalışır. Merkezi işleme ile rekabet edebilmek için dağıtık işleme her bir dağıtık bilgisayarın sakladığı bilgi ve servisleri kullanabilmek için bilgisayar iletişimini kullanır Birlikte İşleme Birlikte işleme olarak adlandırılan yeni bir model gittikçe önemli bir hal almaktadır. Birlikte işleme dağıtık işlemenin iletişen bilgisayarların tam olarak işleme imkanlarını paylaştığı sinerjitik bir türüdür. Bilgisayarlar arasında basitçe verinin aktarılması yerine, birlikte işleme, iki yada daha çok bilgisayarın aynı işleme görevi üzerinde çalışmasıdır. 2.3 Ağ Çeşitleri Veri iletişimi ve paylaşımını sağlayan donanım ve yazılımdan oluşan bütüne ağ adı veriliyor. Bilgisayar ağları sadece bilgisayarları değil çevre ürünlerini de (printer vb.) kapsıyor. Ağlar, verinin taşınmış olduğu fiziksel ortama, kullanıcıların konumuna ve çeşidine, iletişim için konmuş kurallara göre çeşitlendirilebiliyor. Ağ çeşitleri kullanıcı sayıları ve konumlanışına göre üç başlık altında toplanabilir. 1. LAN (Local Area Network) 2. MAN (Metropolitian Area Network) 3. WAN (Wide Area Network) LAN (Local Area Network) Göreli olarak küçük olan bilgisayar donanımı ve iletişim ortamından oluşur. Normalde tek tür iletişim ortamına eğilim gösterir ve 10 km lik bir alanı aşmaz. Genelde bir bina yada kampüsün içinde kurulan ağlar için tanımlanır.

23 2.3.2 MAN (Metropolitian Area Network) LAN dan daha geniş ağlardır. Metropolitian olarak adlandırılmasının sebebi genelde şehrin bir kısmını kapsamasındandır. Mesafenin etkin olarak kapsanması gerektiği ve ağa bağlı her bölge arasında tam erişim gerekmediğinden değişik donanım ve aktarım ortamı kullanır WAN (Wide Area Network) MAN dan geniş her tür ağı kapsar. WAN lar ülkenin yada dünyanın çeşitli yerlerine dağılmış LAN ları bağlar. Genelde WAN için iki ayrım yapılır Enterprise WAN Bir kuruluşun bütün LAN larını bağlar. Çok büyük yada bölgesel sınırlı olan ağları kapsar Global WAN Tüm dünyayı kaplayan bir ağ olabileceği gibi, birçok ulusal sınırları ve pek çok kuruluşun ağını kapsar. 2.4 Ağ Servisleri Printer ve Diğer Paylaşımlar Ağların temel amaçlarından biri kaynakların ortak kullanımını sağlamaktır. Bir yazıcının, dosyanın veya diskin ortak kullanıma açılmasına paylaşım adı veriliyor. Kaynakların nasıl paylaştırılacağı hangi kullanıcıların hangi kaynakları hangi sırayla kullanacağı gibi kurallar bir ağın yönetim politikalarını oluşturur. Bilgisayar ağları, kaynakların paylaşım ve yönetimine göre iki temel biçimde düzenlenebiliyor Peer to Peer Ağlar Bu tür bir düzenlemede kaynaklar veya kaynakların yönetimi tek bir noktada toplanmıyor. Ağda paylaştırılan her kaynak, o kaynağın sahibi tarafından paylaştırılıyor ve kullanıcılar arasında bir hiyerarşik ayrım yapılmıyor. Her bilgisayar bir sunucu ve istemci olarak davranabiliyor. Bu nedenle ayrıca bir sunucu makine kullanılmıyor. Diğer makinelere göre daha güçlü bir makine olan bir sunucuya ihtiyaç duyulmadığından bu tür bir düzenleme daha ucuz oluyor. Bununla birlikte kullanıcı sayısı arttıkça ağın performansı düşebiliyor ve ağdaki kaynakların yönetimi zorlaşıyor Sunucu Tabanlı Ağlar Bu tür bir yapıda ağdaki kaynakların paylaşımı ve yönetimi, bu iş için özel olarak ayrılmış bir sunucu makine üzerinden yapılıyor. Bu makine ağın yönetimi için

24 özel olarak ayrıldığından kaynakların paylaşımı ve kullanımı daha kolay oluyor. Bununla birlikte, sunucu makineler kullanıcı makinelerine göre çok daha güçlü olduklarından fiyatları pahalı oluyor. 2.5 Ağ Topolojileri Ağlar, kullanıcılar arasındaki iletişimin fiziksel olarak nasıl organize edildiğine göre çeşitlendirilebiliyor. Bu organizasyona da Topoloji adı veriliyor Bus Tüm makinelerin tek bir fiziksel ortama mesela kabloya bağlı olduğu, tüm iletişimin bu fiziksel ortam üzerinden gerçekleştiği yapıdır. Bir makine tarafından gönderilen mesajlar tüm makinelere fiziksel olarak iletiliyor. Buna örnek olarak Koaksiyel Kablolarla yapılan ağlar verilebilir. Bus yapısı belirli avantaj ve dezavantajlara sahiptir. Avantajları: Yalnızca kablo ile çözülebildiği için ucuz bir yapıdır. Dezavantajları: Ortak kabloda sorun olduğunda tüm haberleşme bundan etkilenir. Kablo boyu belli elektriksel limitler arasında kalmalıdır. Directory services server mail server application server file and print server Şekil 2.1:Bus Topolojisi Star Her makinenin makineler arası haberleşmeyi düzenleyen bir cihaza ayrı bir kabloyla bağlandığı yapıya deniyor. Avantajları: Bir kablo koptuğunda diğer makineler bundan etkilenmez.